(5.10) и (5.11) равен щ		±	----- г
	г°	^	'7кт "г л>/к тЫ
			Л
Ек	ЕСЛИ / кт > я / к т 1 п ,	ТО Л в =	- J * £, ГДв {• =
U .

коэффициент использования коллекторного пи­

тания.

При полном использовании коллекторного питания (£ =

= 1) и к. п. д. приближается к величине

тах =

«= 0,786 (78,6 %). Практически в двухтактных усилителях мощности в режиме В невозможно исключить потери в вы­ ходном трансформаторе, из-за неидеальности усилительных элементов невозможно обеспечить полное использование ис­ точника коллекторного питания. Поэтому эти каскады ра­ ботают с к. п. д. порядка 70 %.

Мощность, рассеиваемая коллектором одного транзис­ тора (мощность потерь),

	Л< = 4 - (Л, -		^вых) =	Рвых.
Если принять т]в =		0,7,	то Рк да —
Таким	образом,	выбранный для конкретной схемы уси­
лителя мощности		транзистор должен		обладать Якдо„ ^
Р	^ учетом возможности местных перегревов тран­
^ —SH”

зисторов на практике при выборе усилительных элементов для двухтактного каскада усиления мощности в режиме В

следует ориентировочно исходить из соотношения Р Кшах

Р

^ -тр или, в соответствии с выражением (5.9), Рктах ^

5.3.3. Бестрансформаторные двухтактные каскады

Бестрансформаторные двухтактные каскады усиления мощности в настоящее время получили широкое распростра­ нение. Непосредственное включение нагрузки в выходную цепь позволяет устранить вносимые выходным трансфор­ матором частотные, переходные и нелинейные искажения, а также избавиться от потерь мощности в трансформаторе.

При однотактной схеме бестрансформаторного каскада через нагрузку (кроме переменной составляющей) протека-

ет постоянная составляющая тока, что снижает к. п. д. каскада.

В двухтактных схемах удается избавиться от этого не­ достатка. В схемах бестрансформаторных двухтактных уси­ лителей мощности можно использовать в плечах транзисто­ ры с проводимостью одного и разного типа.

На рис. 5.8, а и 5.8, б приведены простейшие варианты схем бестрансформаторных усилителей мощности, в кото­ рых применены транзисторы с проводимостью одного типа.

Рис. 5.8. Принципиальные схемы двухтактных Сестрансформаториыя каскадов усиления мощности

Недостаток этих схем состоит в том, что они требуют пода­ чи на входы двух равных напряжений UBX\ и (/вх2, находя­ щихся в противофазе. Поэтому на входе каждой из схем должен быть включен трансформатор, имеющий вывод сред­ ней точки, либо специальный фазоинверсный усилительный каскад. В схеме рис. 5.8, а необходимо применить два ис­ точника коллекторного питания или один источник со сред­ ней точкой. В этой схеме средние значения выходного тока плечей равны и текут через нагрузку в противоположных направлениях, вследствие чего полностью компенсируются, к. п. д. схемы возрастает. Переменные же составляющие то­ ков при подаче на входы плеч напряжений UBX\ и UBX2 про­ текают через нагрузку в одном и том же направлении, что увеличивает мощность, отдаваемую в нагрузку.

Схема рис. 5.8, б позволяет обойтись одним источником питания. Постоянная составляющая выходного тока в этой схеме через нагрузку также не протекает. Когда при пода­ че UBX1 и Uвх2 верхний транзистор VT\ открывается, а ниж­ ний VT2 запирается, проходящий через VT1 и R Hток заря­ жает конденсатор С. При изменении полярности UBX\ и 0 ВХ2 происходит запирание VT1 и отпирание VT2 и через VT2

иRn протекает ток разряжающегося конденсатора С. Если в плечи бестрансформаторного двухтактного кас­

када включить транзисторы с различным характером про­ водимости, то входные цепи плеч можно объединить

(рис. 5.8, в и рис. 5.8, г) и при подаче на вход напряжения и пх схема будет работать как двухтактная, т. е. сигнал, от­ крывающий транзистор типа р — п — р , будет запирать транзистор типа п — р — п. Принцип действия этих схем аналогичен принципу действия схем рис. 5.8, а и 5.8, б.

Рассмотренные простейшие схемы двухтактных бестрансформаторных усилителей мощности могут работать как в ре­ жиме А утак и в режиме В.

Рис. 5.9. Принципиальные схемы двухтактных бестрансформаторных усилителей мощности

На рис. 5.9, а представлена практическая схема бестрансформаторного усилителя, которая работает но принципу схемы рис. 5.8, г. Эта схема называется бестрансформаторным усилителем мощности с дополнительной симметрией. Транзисторы VT2 и VT3 могут быть включены по схеме с общим коллектором или с общим эмитером. Включение с общим коллектором, как показано на рис. 5.9, я, обеспечи­ вает минимальное выходное сопротивление каскада, что осо­ бенно важно при работе на низкоомную нагрузку. Тран­ зисторы должны быть подобраны с идентичными свойства­ ми. Германиевые диоды VD1, VD2 осуществляют парамет­ рическую температурную стабилизацию режима работы и совместно с резисторами R3, R5 обеспечивают выбранный режим работы транзисторов VT2 и VT3.

На базы транзисторов VT2 и VT3 воздействует одно и то же переменное напряжение, равное, если пренебречь падением напряжения на диодах, напряжению на коллекторе транзисто­ ра V T 1. Поэтому переменные составляющие выходного тока транзисторов VT2 и VT3 равны по величине и совпадают по фазе, а результирующий ток в нагрузке R Hв два раза превы­ шает переменную составляющую тока одного транзистора.

63

Недостаток схем усилителей мощности подобного			типа
в трудности	подбора	транзисторов разных типов,	т. е.
р — п — р н	п — р — п с идентичными свойствами.
Двухтактную схему		бестрансформаторного усилителя

мощности с так называемым последовательным управлени­ ем можно выполнить на транзисторах с одинаковой прово­ димостью, если входной сигнал подавать на вход одного (ведущего) плеча схемы, а сигнал на вход второго (ведомо­ го) плеча снимать с выхода ведущего плеча. Транзисторы

Рис; 5.10. Принципиальная схема и выходные характеристики двух­ тактного бестрансформаторного каскада усиления мощности

в таком каскаде усиления мощности можно включать с об­ щим коллектором (рис. 5.9, б), либо с общим эмиттером. Со­ противление резистора выбирают таким, чтобы амплиту­ ды сигналов на входе ведущего и ведомого плечей оказа­ лись примерно одинаковыми. Двухтактные каскады бестрансформаторных усилителей мощности с последователь­ ным управлением, как видно из принципа их действия, мо­ гут работать только в режиме А .

При отсутствии идентичных мощных транзисторов с разным типом проводимости в двухтактном каскаде усиле­ ния мощности можно использовать маломощные транзисто­ ры VT1 и VT2 с проводимостью различного типа, включив после них мощные транзисторы VT3 и VT4 с одинаковой проводимостью (рис. 5.10, а). В этом случае транзистор VTI включен по схеме с общим коллектором, a VT2 — с общим эмиттером. При подаче на вход каскада входного сигнала Uвх на входы транзисторов VT3 и VT4 поступают противо­ фазные сигналы, обеспечивающие также как и в рассмот­ ренных схемах, запирание одного из них и отпирание дру­ гого. Схема может работать-как в режиме А, так и в ре­ жиме В.

Основные параметры бестрансформаторных двухтакт­ ных каскадов усиления мощности определяются при задан­ ных значениях мощности Рн сигнала в нагрузке и сопротив­ ления R Hнагрузки по нагрузочной прямой, построенной на семействе выходных статических характеристик транзисто­ ра для одного плеча схемы.

Например, нагрузочная прямая для схем рис. 5.8, 5.9, а и 5.10, а при работе их в режиме В строится для сопротив­ ления нагрузки плеча, равного /?„, и напряжения покоя между выходными электродами усилительных элементов UOK• Эта характеристика приведена на рис. 5.10, б. Так как в схемах отсутствует выходной трансформатор, то Рн = = Рвых, и тогда амплитуды выходного тока /«т и напряже­ ния U,ап могут быть определены соответственно как /кт =

н и Utan ~ V 2PURв- Если пренебречь значением

начального тока /ок, то, как следует из графиков рис; 5.10, максимальный ток 1Утах транзистора одного плеча равен

		Напряжение U0K покоя между элею
тродами		транзистора каждого	плеча U0к = Vr2P„R„ +
+	UKmin. Необходимое напряжение Ек источника питания
каскада усиления мощности Ек =			2 (У 2PHR a -f- UKmin) +
+	ДЕк,	где Д£к — падение напряжения на сопротивлени­
ях,	включенных в цепь питания последовательно с выход­

ными цепями транзисторов (резисторы эмиттерной стабили­ зации и т. п.).

При выборе транзисторов для бестрансформаторного двухтактного каскада усиления мощности необходимо сле­ дить, чтобы допустимое напряжение коллектора UKдОП было не ниже, чем (1,05...1,1) Ек, а допустимый ток коллектора

/к доп — Не М ен ь ш е ВеЛИЧИНЫ /д т а х -

Контрольные вопросы и упражнения

1.Перечислите и охарактеризуйте основные требования, предъявляемые к усилителям мощности.

2.Определите мощность Ри, развиваемую однотактным уси­ лителем в нагрузке, и к. п. д. каскада, если максимальная

амплитуда тока в выходной цепи транзистора /кт = = 0,3 А, ток покоя коллектора /ок = 0,4 А, оптималь­ ная нагрузка RK~. — 33 Ом, к. п. д. выходного трансфор­ матора каскада tiTp = 0,9, напряжение питания усили­ тельного каскада Ея = 12 В.